印染污泥与废弃菌糠协同热处置特性及Cl/S转化机制研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wdhpll
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
印染污泥(TDS)含有大量重金属元素及毒害有机物质等污染成分,急需进行安全及有效的处理处置。污泥与生物质的协同热处理技术是实现污泥无害化与资源化的重要途径,而生物质种类和热处理工艺将直接影响污泥与生物质的热处置效果。废弃菌糠(SMS)是一种产生量大的农业废弃物,通常含有大量的纤维素、半纤维素、木质素等组分,具有较好的热化学协同处理潜力。本文以TDS与SMS为研究对象,深入了解TDS与SMS掺烧/共热解过程中的热分解特性及掺烧过程中Cl/S的迁移转化规律,为TDS及SMS的协同热处置提供理论参考。主要研究内容如下:(1)通过热重分析法(TGA)研究了SMS在不同升温速率及反应气氛(空气、N2、和CO2)下的热分解特性。研究表明:SMS在空气中燃烧时,挥发分的析出和燃烧是主要的分解阶段,质量损失为54.53%。升温速率的提高促进了SMS的燃烧反应向高温区移动,并且明显提高了燃烧反应的失重速率、着火点指数、燃尽指数、可燃性指数以及综合燃烧特性指数。升温速率为20℃/min时,在空气、N2、CO2气氛下反应时,最大失重速率分别为12.68、13.0、12.6%/min。在较低温度下,在N2和CO2气氛下的热分解特性相同。而当温度高于750℃时,由于气化反应的发生,CO2气氛下的失重速率要大于N2气氛。利用多种动力学方法计算燃烧/热解反应的活化能,以Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法为例,空气、N2、CO2气氛下的平均活化能分别为171.49、214.30、211.64 k J/mol。利用热重质谱联用系统(TG-MS)和热重红外联用系统(TG-FTIR)实时监测SMS燃烧过程中的气态产物,结果表明大部分大气污染物的排放集中在挥发分析出和固定碳燃烧阶段,含氮化合物的排放强度次序为:NH3>NO>NO2。SMS燃烧时只释放出少量的SO2。通过热解-气相色谱/质谱联用系统(Py-GC/MS)实验可以发现,SMS在800℃时热解油的组成成分主要包括脂肪烃、芳香烃、酚和一些含氮化合物。(2)通过TGA和TG-MS实验研究了TDS与SMS掺烧过程中掺烧比例和焚烧温度对热分解过程、交互作用以及烟气排放特性曲线的影响。研究结果表明,SMS掺烧比例的增加改善了混合物的着火、燃尽和综合燃烧特性指数,而且在350-600℃之间存在明显的交互作用。通过动力学参数计算,当SMS的混合比例为40%时,平均活化能最低。而三维扩散模型最能描述TDS与SMS挥发分析出阶段的动力学行为。TDS与SMS掺烧时,提高了NH3和NO2的排放,显著降低了SO2排放。(3)通过TGA研究了TDS与SMS的共热解特性以及它们之间的交互作用。研究结果表明TDS与SMS的最大失重速率分别发生在无机物分解和挥发分析出阶段,高温阶段促进作用明显。通过管式炉热解实验制备生物炭,利用光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等表面分析技术研究温度和共热解对生物炭表面特性的影响。结果表明SMS的添加能改善生物炭表面的熔融特性。高温促进生物炭表面季氮的形成和硫酸盐的分解,而共热解时SMS促进表面氮氧化物的形成和硫的固定,导致表面硫酸盐相对含量的增加。SMS能够促进芳香族化合物的形成,并降低了热解油中含氮化合物和酸性物质的相对含量。(4)通过TG-FTIR和管式炉焚烧实验,研究TDS与SMS和CaO掺烧时Cl和S的迁移转化特性。结果表明,HCl、SO2、COS和H2S的释放基本发生在挥发分析出阶段。管式炉焚烧实验表明,当温度从600升到1000℃,TDS焚烧底渣中Cl含量从0.27降到0.09%,S含量从3.95%降到了0.10%,而烟气SO2的排放量从104.27 mg/g升到了153.41 mg/g。当温度高于700℃,底渣中的Cl含量基本稳定。但TDS与SMS在1000℃掺烧时,随着SMS的比例从0%升到50%,底渣中的Cl含量从0.09%升到了0.13%,而CaO对焚烧底渣中Cl含量的影响不大,表明TDS与SMS在高温下的协同作用能够抑制Cl的挥发。烟气中SO2的转化率及排放量与SMS及CaO的添加比例呈反比,添加比例越高,转化率及排放量越低。TDS与50%SMS在800℃掺烧时,SO2的转化率达到最小值,为74.48%,而此时底渣中S的固定率为21.22%。但焚烧温度高于900℃时,底渣中S的固定率低于5%。50%SMS与TDS在900℃掺烧时,SO2的排放量最低,为48.05 mg/g。TDS-CaO掺烧体系中,SO2的转化率随着温度的升高而增大;其中,当添加7%CaO时,温度从800℃升到1000℃时,底渣中S含量从5.22%降到了1.04%,表明温度明显影响CaO对S的固定效率。
其他文献
近年来,高层建筑结构己成为一种日益流行的当代建筑结构,带转换层的高层建筑结构形式也受到了开发商和业主青睐,转换层结构实现了不同功能和结构的过渡。本文采用PKPM软件,分
随着城市的发展,城区一旦发生火灾事故可能会造成大量的人员伤亡和巨额的财产损失,如何合理地采取方案和措施降低火灾起数、火灾伤亡人数和财产损失成为了研究的一个突破点。
进入新世纪以来,数次影响全球的大规模传染病的爆发使全球卫生问题受到愈益广泛的重视。在各国政府和世界卫生组织积极应对的同时,越来越多的非国家行为体也进入到全球卫生领域。盖茨基金会就是其中最具影响力的代表。在参与全球卫生治理过程中,盖茨基金会投入了规模庞大的资金,并倡导了创新性的治理方式,对全球卫生治理产生了深刻的影响。本文以盖茨基金会的年报等资料为依据,考察盖茨基金会参与全球卫生治理的情况,探讨其在
在大数据时代,描述同一物体或事件的数据一般可以通过不同的来源或从不同的角度观察得到,这些数据被称为多视图数据。同时,这些多视图数据拥有数据规模大、维度高和内在结构复杂等特性。在大数据挖掘和分析中,充分获取和利用多视图数据中的知识非常重要。所以,如何有效地融合多视图数据,挖掘视图间的内在联系来进行高效学习是一项具有挑战性的工作。本文研究了基于深度学习的表示学习、多视图融合和聚类问题,并且在现有的聚类
石墨炔是以sp和sp2杂化形成的二维结构材料,包含丰富的碳化学键。随着石墨炔技术的发展,石墨炔的各项性能受到越来越多的关注,热物性是其中一个非常重要的特性。由于石墨炔的
工业机器人在制造业中应用已越来越普遍,智能机器人系统是发展趋势,利用深度学习算法从三维点云中提取物体位姿信息的研究在国内外还鲜有公开报道,具有较高的研究和应用价值。本文开展了基于点云深度学习的离散工件抓取位姿估计算法研究,搭建了基于深度学习的机器人抓取实验系统,并进行了实验研究,为未来在制造业中的实际应用提供一定的理论基础。本文的主要研究内容如下:(1)介绍了课题研究背景及意义,系统综述了三维数据
钒酸盐材料是一类应用于光学、电学和催化等方面的功能材料,其中钒酸银(Ag3VO4)因其独特的电学、光学、磁性以及离子特性等性质,被广泛应用于锂电池材料、气体传感器、光催化剂
锂离子电池(LIBs)因为其高体积能量密度和重量能量密度被认为是新一代储能装置最重要的候选者,从被发现到至今一直受到学术界和工业界的广泛关注。随着绿色交通的发展,电动汽车中的LIBs在未来将逐渐取代传统汽车中的汽油。国家在“十一五规划”“十二五规划”“十三五规划”“中国制造2025”都重点提及了锂离子电池,并且强调要在新能源汽车用动力电池上做到世界先进水平,可见,锂离子电池的发展具有极大的战略意义
由于创新活动往往兼具公共产品和私有产品的共同属性,技术创新活动容易出现市场失灵。基于技术创新的外部性、资本市场不完善而导致的融资约束问题,需要政府采取一些有效手段,通过利用创新政策缩小技术外溢差距,降低企业技术创新的成本,提高企业的资源配置效率。本文基于我国微观企业的相关数据,使用双向固定效应模型以及Heckman选择模型,探讨政府补贴这一供给面政策、政府采购这一需求面政策及供需创新政策组合对企业
目的:通过观察对比颈性眩晕患者的症状功能评分(Symptoms and Function Evluation Scale of Ccrvical Vertigo,ESCV)和内皮素(Endothelin,ET)、一氧化氮(Nitric oxide,NO)水平差异,评估手法结合浮针治疗颈性眩晕的疗效,探讨其可能的机制,为进一步明确颈性眩晕发病机制、改善颈性眩晕治疗方法提供证据支持。方法:选取的90例